專(zhuān)利名稱(chēng)：從半導(dǎo)體晶片中分離芯片的方法
本半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域內(nèi)，一種分離多個(gè)諸如構(gòu)造于半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體電路的功能單元，從而將晶片分割為單個(gè)芯片的方法。
在半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝中，多個(gè)所需要的半導(dǎo)體電路形成于一個(gè)半導(dǎo)體晶片上，經(jīng)檢驗(yàn)而后切割為芯片以裝配器件。作為一種從半導(dǎo)體晶片切割芯片的工藝，已有劃線工藝，其中刻線借助于鉆石刀刃或尖端刻劃在半導(dǎo)體晶片表面，并通過(guò)沿著刻線分開(kāi)晶片分割芯片。
我們也知道切塊工藝，其中借助于一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的薄鉆石輪，將輪切入半導(dǎo)體晶片表面并沿著輪面將輪向前移動(dòng)，在半導(dǎo)體晶片表面形成一條窄槽，從而將晶片分割為芯片。
此外，此一技術(shù)最近已發(fā)展為，將激光束射向晶片并沿著劃線移動(dòng)，從而熔化半導(dǎo)體薄層以形成將晶片分割為芯片的窄槽。
在現(xiàn)有技術(shù)的劃線工藝(或切塊工藝)中，在將一個(gè)半導(dǎo)體晶片放置在一劃線設(shè)備的平臺(tái)上并將芯片切割間距輸入劃線設(shè)備的控制裝置當(dāng)中以后，多條平行刻線或凹線每隔一個(gè)間距的距離沿著X方向在半導(dǎo)體晶片上形成，同時(shí)多條平行刻線或窄槽同樣沿著與X方向垂直的Y方向形成，而后分離芯片并只從分離的芯片中挑選出需要的芯片。
在此過(guò)程中，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，測(cè)量鉆石刀刃或鉆石輪的運(yùn)動(dòng)方向與刻劃在放置于一平臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片的劃線之間的角度，并控制其運(yùn)動(dòng)以便完成刀刃或輪的定位及其角度的相應(yīng)校正。
一種使用激光束的半導(dǎo)體芯片分離設(shè)備在日本專(zhuān)利公告JP-A4-180649中公開(kāi)。該設(shè)備從一個(gè)半導(dǎo)體晶片上選出一個(gè)芯片做為分析樣本，并通過(guò)使用激光束切割將其分離。在此工藝過(guò)程中，一臺(tái)CCD攝象機(jī)攝取半導(dǎo)體晶片上表面的圖象，并將圖象顯示在一個(gè)監(jiān)視器上，將確定被抽樣的所需芯片的輪廓的坐標(biāo)以顯示在監(jiān)視器上的晶片的圖解形式輸入到監(jiān)視器上，從而通過(guò)使用激光束照射在激光器移動(dòng)的時(shí)候加熱特定區(qū)域僅僅切割該芯片。
眾所周知，即使是使用激光束直接照射刻劃于半導(dǎo)體晶片上的劃線，由于激光能量對(duì)于半導(dǎo)體的低吸收率，劃線的效率也是相當(dāng)?shù)偷?。已知一種技術(shù)使得借助激光束分離半導(dǎo)體芯片更加容易。例如，日本專(zhuān)利公告JP-A8-264491公開(kāi)了一種工藝，其中從半導(dǎo)體晶片上的分隔線去掉一層半導(dǎo)體以暴露襯底背面的一個(gè)金屬導(dǎo)體層，而激光束直接照射到金屬導(dǎo)體層上，熔化它并分離芯片。同樣，一項(xiàng)PCT國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)(由Mitsubishi電子公司申請(qǐng)的國(guó)際公開(kāi)AP162763)公開(kāi)了一種使借助激光束分離半導(dǎo)體晶片更加容易的方法，其中從半導(dǎo)體晶片上去掉一層半導(dǎo)體，晶片上的功能單元沿著劃線構(gòu)造以便形成由金屬薄膜定位的凹線，而激光束直射到金屬導(dǎo)體層上，熔化它并分離芯片。
但是，這些機(jī)械劃線工藝適應(yīng)于通過(guò)從一個(gè)邊緣到對(duì)邊連續(xù)跨越晶片切割以分離芯片，卻不能只分離一個(gè)位于晶片內(nèi)部所需位置的芯片，這是因?yàn)閯澗€或凹線是通過(guò)沿直線移動(dòng)一個(gè)劃線刀或鉆石輪而形成的。
因此，當(dāng)在一塊半導(dǎo)體晶片上構(gòu)成了多個(gè)需要的半導(dǎo)體電路并接著檢驗(yàn)半導(dǎo)體電路及確定了帶有合格半導(dǎo)體電路的適當(dāng)芯片之后，通過(guò)劃線分離一個(gè)適當(dāng)?shù)男酒臅r(shí)候，帶有合格半導(dǎo)體電路的必要的芯片，在所有芯片無(wú)論其必要與否都分離之后，才被挑揀出來(lái)。
同樣在一塊半導(dǎo)體晶片上構(gòu)成具有不同芯片尺寸的兩種或多種半導(dǎo)體電路的情況下，從半導(dǎo)體晶片切割僅僅一種類(lèi)型的芯片使得不可能切割其它類(lèi)型的芯片，在此情況下，其它類(lèi)型的芯片必須從其它半導(dǎo)體晶片切割。從一塊半導(dǎo)體晶片切割兩種或多種半導(dǎo)體電路需要以一種不大可能實(shí)現(xiàn)的特殊布局來(lái)排列這些半導(dǎo)體電路。
使用激光束的芯片抽樣工藝公開(kāi)于日本專(zhuān)利公告JP-A4-180649，此工藝在僅從晶片切割特定芯片的時(shí)候是適用的。然而，此工藝在設(shè)置坐標(biāo)上花費(fèi)太多的時(shí)間，導(dǎo)致當(dāng)從許多半導(dǎo)體晶片上僅僅大量切割必要的芯片時(shí)的低效率，并且對(duì)于批量生產(chǎn)是不現(xiàn)實(shí)的。
在借助于激光束分割芯片的情況下，因?yàn)榧す馐诩訜峋r底材料方面的效率低并且特別是金屬薄膜反射激光束而表現(xiàn)出一種吸收激光能量的低效率，這也使得有必要開(kāi)發(fā)一種高速劃線技術(shù)。有鑒于此，本發(fā)明人已經(jīng)提出一種技術(shù)，其中為了切割芯片已經(jīng)在半導(dǎo)體晶片上預(yù)先形成了劃線，以便易于通過(guò)照射激光束切割或熔化劃線，從而提高切割芯片的速度(日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?-173960)。
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種將半導(dǎo)體晶片分割為芯片的方法，該方法能在用激光束劃線的同時(shí)設(shè)置從半導(dǎo)體晶片有效切割多個(gè)芯片的芯片坐標(biāo)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種從半導(dǎo)體晶片切割少量特定芯片的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種芯片分離的方法，它能夠分離兩種或多種構(gòu)造在半導(dǎo)體晶片上的具有不同形狀的半導(dǎo)體電路芯片，同時(shí)根據(jù)品種分類(lèi)。
本發(fā)明是一種通過(guò)使用激光束照射刻劃于半導(dǎo)體晶片上的劃線從半導(dǎo)體晶片分離所需芯片的方法，激光束受控于完成掃描到半導(dǎo)體晶片上的激光束定位的數(shù)值控制的掃描控制裝置，掃描到X-Y坐標(biāo)平面上。
本發(fā)明的方法包括以下步驟a)輸入相應(yīng)于半導(dǎo)體晶片上芯片尺寸的沿著X軸和Y軸的切割間距，從而在坐標(biāo)平面上形成假想劃線；b)將相對(duì)于假想劃線的非劃線區(qū)域的X-Y坐標(biāo)值輸入到掃描控制裝置；及c)按在激光束掃描控制裝置的控制下指定給X和Y軸方向的間距將激光束掃描到半導(dǎo)體晶片上，同時(shí)照射非劃線區(qū)域外的劃線，從而形成貫穿晶片的窄槽并將晶片分割為芯片。
根據(jù)本發(fā)明的芯片分離方法，激光束沿著X軸和Y軸方向掃描到X-Y坐標(biāo)平面上，并且以切割激光束照射劃線區(qū)域。因此，在根據(jù)芯片的長(zhǎng)和寬確定間距的同時(shí)，為了劃線的設(shè)定輸入X軸和Y軸的間距。而后，不用激光束照射的區(qū)域，即非劃線區(qū)域的坐標(biāo)，被指定以便在特定區(qū)域停止放射激光束，而以打開(kāi)的激光束照射其它區(qū)域的劃線，從而切割芯片。在此情況下，一個(gè)不被激光束照射的、毗鄰芯片將不彼此分離的劃線區(qū)域被選做非劃線區(qū)域。此方法減少了切割大量芯片時(shí)確定坐標(biāo)的工作量，從而使得有可能從一個(gè)半導(dǎo)體晶片快速切割大量所需芯片。
激光束掃描控制裝置包括一個(gè)控制相對(duì)于放置在平臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片上表面的激光束光軸位置的機(jī)構(gòu)。為此目的，可以使用這樣一種機(jī)構(gòu)，激光束發(fā)射端是固定的，而晶片放置的平臺(tái)受控移動(dòng)，還可以使用一種控制激光束移動(dòng)的裝置。對(duì)于控制裝置，一個(gè)折射激光束以改變?nèi)肷浣堑臋C(jī)構(gòu)做為輔助機(jī)構(gòu)使用。
本發(fā)明的方法包括以塊間距的形式輸入間距，它們包括兩個(gè)或多個(gè)芯片以在坐標(biāo)平面上構(gòu)成塊區(qū)域，以及在每一個(gè)塊區(qū)域中指定每一個(gè)芯片的間距的步驟。
本發(fā)明的方法還包括在確定非劃線區(qū)域的時(shí)候確定一個(gè)包括多個(gè)芯片的大范圍劃線區(qū)的步驟。在此步驟中，位于大范圍劃線區(qū)之外的劃線定義為一個(gè)將不被掃描激光束照射的區(qū)域。
當(dāng)使用確定大范圍劃線區(qū)的功能時(shí)，大范圍劃線區(qū)外的區(qū)域不被激光束照射，因此非劃線區(qū)可只在大范圍劃線區(qū)內(nèi)指定。
當(dāng)大范圍劃線區(qū)限制在構(gòu)造芯片的晶片區(qū)域內(nèi)的時(shí)候，不制作芯片的靠近晶片邊緣的區(qū)域可以排除在照射區(qū)域之外，由此使得提高確定坐標(biāo)操作的效率成為可能。
為區(qū)域指定坐標(biāo)的操作能更好地應(yīng)用于從晶片上切割一個(gè)或幾個(gè)特定芯片，從而使確定坐標(biāo)的操作更加簡(jiǎn)單。
根據(jù)本發(fā)明，從一個(gè)半導(dǎo)體晶片分離芯片的方法進(jìn)一步包括步驟d)將在半導(dǎo)體晶片上提供的兩個(gè)定位標(biāo)志的坐標(biāo)預(yù)先輸入到掃描控制裝置；e)借助于位置檢測(cè)裝置檢測(cè)在固定于平臺(tái)之上的半導(dǎo)體晶片上提供的兩個(gè)定位標(biāo)志，從而確定標(biāo)志的X和Y坐標(biāo)；f)比較指定的標(biāo)志坐標(biāo)與檢測(cè)到的標(biāo)志坐標(biāo)，以便確定相對(duì)于晶片坐標(biāo)的激光束掃描坐標(biāo)的位移和旋轉(zhuǎn)角度；以及g)以?xún)A斜了掃描激光束形成窄槽的步驟c)中的旋轉(zhuǎn)角度的方向，沿著X軸和Y軸同時(shí)掃描激光束。
由于這使得在以旋轉(zhuǎn)角度θ掃描激光束的過(guò)程中校正坐標(biāo)成為可能，激光束的光軸不會(huì)從晶片上的劃線偏離，因此象現(xiàn)有技術(shù)那樣通過(guò)旋轉(zhuǎn)晶片或平臺(tái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度θ是不必要的。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1A表示在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式分離芯片的過(guò)程中，在坐標(biāo)平面上以輸入間距指定非劃線區(qū)用于假想劃線的情況下的坐標(biāo)。圖1B表示在照射未在圖1A相同方法分離芯片過(guò)程中指定在晶片非劃線區(qū)的劃線之后分離的一個(gè)晶片的上表面。
圖2A表示一個(gè)晶片的上表面，表明在沿著X軸方向掃描激光束光軸從而在根據(jù)本發(fā)明分離芯片的過(guò)程中形成劃線窄槽的時(shí)候以激光束照射晶片的過(guò)程。圖2B表示一個(gè)晶片的上表面，表明一個(gè)在如圖2A以激光束照射之后在Y軸方向掃描的過(guò)程。
圖3表示在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式分離芯片的過(guò)程中，校正從平臺(tái)的角度觀察的坐標(biāo)的坐標(biāo)。
圖4是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式分離芯片的過(guò)程的流程圖。
圖5表示一個(gè)晶片的上表面，表明一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于指定非劃線區(qū)的一個(gè)大范圍劃線區(qū)域。
圖6A是一個(gè)用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式分離芯片的過(guò)程的一個(gè)晶片的截面圖，而圖6B是示于圖6A的晶片的一個(gè)頂視圖。
在本發(fā)明分離芯片的過(guò)程中，為了將多個(gè)構(gòu)造于晶片上的諸如集成電路或其它電子電路的功能單元分離為各含一個(gè)單元的芯片，以激光束照射芯片間的劃線從而完成芯片的自動(dòng)劃線加工。在此方法中，激光束光軸的掃描位置受控于使用數(shù)值控制的掃描控制裝置，從而借助于掃描的X和Y方向受控的激光束從半導(dǎo)體晶片分離芯片。
作為可用于本發(fā)明的劃線加工方法，有一種激光束直接掃描固定的晶片上表面的方法及一種將晶片和平臺(tái)一起移動(dòng)而相應(yīng)地固定激光束的工藝。前一種激光束直接掃描的方法進(jìn)一步分為一種借助于掃描裝置移動(dòng)激光器的方法和一種折射來(lái)自激光器的激光束的方法。
本發(fā)明適用于上述兩種方法，為了掃描將晶片與平臺(tái)一起驅(qū)動(dòng)的方法將在下面給予描述。
在平臺(tái)驅(qū)動(dòng)類(lèi)型的劃線加工方法中，當(dāng)一個(gè)激光器固定在平臺(tái)上方的時(shí)候一個(gè)位于裝置在X-Y掃描裝置(掃描器)的平臺(tái)上的晶片在X和Y方向移動(dòng)，以由激光器發(fā)射的激光束照射晶片的上表面以便在移動(dòng)的晶片上形成連續(xù)的劃線槽從而沿著劃線槽分割芯片。
平臺(tái)上的X-Y掃描器受控于配備具有數(shù)值控制能力的計(jì)算機(jī)，并根據(jù)已輸入的坐標(biāo)數(shù)據(jù)完成X-Y掃描器的位置控制。掃描控制裝置有一個(gè)連接計(jì)算機(jī)的視頻監(jiān)視器來(lái)顯示圖像特別是坐標(biāo)的檢測(cè)平臺(tái)上的晶片并在監(jiān)視器上顯示晶片的位置檢測(cè)裝置。對(duì)于位置檢測(cè)裝置，視頻攝像機(jī)常用來(lái)在監(jiān)視器上顯示晶片的圖像，并且特別是為了比較，顯示經(jīng)過(guò)檢測(cè)的兩個(gè)位置標(biāo)記以及預(yù)先形成的掃描控制裝置的坐標(biāo)平面上的劃線槽的圖像。
實(shí)施方式1在根據(jù)本發(fā)明的從半導(dǎo)體晶片分離芯片的方法中，X-Y坐標(biāo)系定義為如圖1A和圖1B所示的掃描控制裝置中的晶片上表面的X-Y平面。例如，X-Y坐標(biāo)系的原點(diǎn)O設(shè)置在晶片的中心，同時(shí)X軸設(shè)置為沿著被切割芯片的長(zhǎng)邊而Y軸與X軸成直角。X軸和Y軸可互換。
在步驟a)中，沿著X軸和Y軸的相應(yīng)于半導(dǎo)體晶片上一個(gè)芯片的尺度的切割間距Px和Py輸入到掃描控制裝置。通常，芯片4的沿著長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度取為X方向的間距Px而芯片4的沿著短邊的長(zhǎng)度取為Y方向的間距Py。這些間距可以是一個(gè)芯片的尺寸。這允許多條相互成直角的假想劃線2(21,22)劃于坐標(biāo)平面上，從而確定劃線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)。
在步驟b)中，非劃線區(qū)21a、22a的坐標(biāo)值輸入到掃描控制裝置形成已由前面工序的輸入定義的假想劃線2(21,22)。坐標(biāo)并非通過(guò)指定待加工的假想劃線而是通過(guò)指定待加工的假想劃線區(qū)域確定。劃線的區(qū)域由X軸方向的劃線和Y軸方向的劃線確定，通常方式是輸入劃線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)21(x,y)、21(x,y)。
而后晶片1置于平臺(tái)的指定位置并暫時(shí)固定。
在步驟c)中，激光束沿著或是X或是Y的方向以指定間距掃描半導(dǎo)體晶片1，例如利用掃描控制裝置首先沿著X軸(圖2(A))以指定間距掃描，然后沿著Y軸(圖2(B))以指定間距掃描。貫穿此掃描過(guò)程，待加工的劃線區(qū)域21a、22a不被關(guān)閉的激光照射，而激光束在未被指定的劃線區(qū)域21b、22b的劃線位置是打開(kāi)的以便在半導(dǎo)體晶片的劃線上形成窄槽。
在c)的掃描步驟中，根據(jù)本實(shí)施方式，激光束的光軸與晶片表面大體上成直角，而掃描控制裝置控制X-Y掃描器的位置，以便X-Y掃描器沿著X方向和Y方向二維移動(dòng)半導(dǎo)體晶片。
在初次掃描在X軸方向進(jìn)行的情況下，如圖2A所示，在從一個(gè)端點(diǎn)(一個(gè)邊緣)按指定間距經(jīng)過(guò)中心到另一個(gè)端點(diǎn)(另一個(gè)邊緣)反復(fù)Y方向掃描的同時(shí)，激光束光軸90在X軸方向移動(dòng)，從位于晶片1外面左上方的起始點(diǎn)91a出發(fā)反復(fù)跨越晶片，并且在X方向順序跟蹤多條平行劃線，最終到達(dá)端點(diǎn)92a。
而后，當(dāng)激光束沿著Y軸方向掃描，激光束的光軸90，在從一個(gè)端點(diǎn)(一個(gè)邊緣)按指定間距經(jīng)過(guò)中心到另一個(gè)端點(diǎn)(另一個(gè)邊緣)反復(fù)X方向掃描的同時(shí)，在Y軸方向從左下方的起始點(diǎn)91b開(kāi)始跨越晶片反復(fù)移動(dòng)，并且在Y方向順序跟蹤多條平行劃線，最終到達(dá)端點(diǎn)92b。
當(dāng)在X軸方向掃描的時(shí)候，以激光束照射除指定區(qū)域21a之外的X軸方向的多條平行劃線21形成劃線槽31，并且當(dāng)下一次掃描在Y軸方向進(jìn)行的時(shí)候，以激光束照射除指定區(qū)域22a之外的X軸方向的多條平行劃線22形成劃線槽32。以此方式，一個(gè)由在X和Y方向彼此相交的劃線槽31、32包圍的部分被分離為芯片4。
此實(shí)施方式進(jìn)一步包括一種校正由掃描控制裝置建立在平臺(tái)上的X-Y坐標(biāo)系與晶片1上的X＇-Y＇坐標(biāo)系之間的誤差的方法。
為了校正坐標(biāo)的目的，在c)的掃描步驟之前包括下面描述的步驟。包括校正坐標(biāo)工序的工藝過(guò)程示于圖4的流程圖中，校正的方法示于圖3。
在步驟d)中，如圖2所示，半導(dǎo)體晶片1上的兩個(gè)位置標(biāo)志Ma、Mb的X和Y坐標(biāo)(晶片上的X＇-Y＇坐標(biāo)系)預(yù)先輸入到掃描控制裝置。對(duì)于兩個(gè)位置標(biāo)志Ma、Mb，舉例來(lái)說(shuō)，使用印制在一個(gè)特定芯片的定位標(biāo)志。
在步驟e)中，如圖2所示，固定在平臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片1上的兩個(gè)位置標(biāo)志Ma＇、Mb＇(定位標(biāo)志)由位置檢測(cè)裝置檢測(cè)，以便確定輸入到掃描控制裝置的從平臺(tái)(平臺(tái)的X-Y坐標(biāo)系)觀察的標(biāo)志坐標(biāo)。
對(duì)于位置檢測(cè)裝置，通常一個(gè)視頻攝像機(jī)用于攝取顯示在監(jiān)視器上的晶片的圖像。兩個(gè)定位標(biāo)志與預(yù)先建立在監(jiān)視器上的掃描控制裝置的坐標(biāo)，即平臺(tái)的坐標(biāo)相比較并輸入到掃描控制器。
在步驟f)中，晶片上標(biāo)志的指定坐標(biāo)Ma、Mb與從平臺(tái)角度觀察晶片的檢測(cè)到的坐標(biāo)比較以便計(jì)算x方向和y方向的偏差Δx、Δy以及相對(duì)與平臺(tái)坐標(biāo)(也是激光束的掃描坐標(biāo))的晶片坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度θ。這些數(shù)據(jù)用于假想劃線21到從平臺(tái)坐標(biāo)系觀察的晶片坐標(biāo)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以便給出從轉(zhuǎn)換的平臺(tái)坐標(biāo)系(X-Y坐標(biāo)系)觀察的假想劃線21’的方程式。
在步驟g)中，如果在借助于c)中的激光束形成窄槽過(guò)程中的轉(zhuǎn)換之后根據(jù)假想劃線方程式掃描平臺(tái)，激光束的光軸能跟蹤當(dāng)前晶片上的劃線，并且適當(dāng)?shù)恼弁ㄟ^(guò)激光束照射未指定的劃線區(qū)形成而不會(huì)偏離劃線，從而通過(guò)步驟c)中的一系列操作獲得芯片4。
因?yàn)槲挥谄脚_(tái)上的晶片的旋轉(zhuǎn)角度θ可以在掃描激光束的過(guò)程中校正，象現(xiàn)有技術(shù)那樣通過(guò)旋轉(zhuǎn)晶片或平臺(tái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度θ是不必要的。
圖4表示此實(shí)施方式的一個(gè)例子的流程圖。在此工藝過(guò)程的第一個(gè)步驟中，輸入X方向和Y方向的間距到掃描控制裝置后，形成假想劃線且在X方向和Y方向的劃線上指定非劃線區(qū)，而后輸入定位標(biāo)志的坐標(biāo)。
下一步，晶片置于固定平臺(tái)上，檢測(cè)裝置依據(jù)輸入的晶片坐標(biāo)系中的坐標(biāo)檢測(cè)晶片上表面上的位置標(biāo)志，并且在校正坐標(biāo)的時(shí)候，確定從平臺(tái)坐標(biāo)系觀察的劃線方程。
下一步，激光束的光軸通過(guò)平臺(tái)X方向的掃描跟蹤劃線。用激光束照射除非劃線區(qū)之外的X方向劃線。
X方向掃描后，用激光束照射Y方向劃線。
此過(guò)程結(jié)束，芯片被分離。
實(shí)施方式2在此實(shí)施方式中，a)中輸入間距的步驟包括一個(gè)輸入兩個(gè)或多個(gè)芯片的塊間距以便在坐標(biāo)平面上形成一個(gè)塊狀區(qū)域。
在步驟a)中，相應(yīng)于半導(dǎo)體晶片上一個(gè)芯片尺寸的沿X軸和Y軸的切割間距輸入到掃描控制裝置。在此步驟中，間距以包括兩個(gè)或多個(gè)芯片的塊間距的形式輸入以在坐標(biāo)平面上形成兩個(gè)或多個(gè)塊狀區(qū)域。
通過(guò)輸入X方向和Y方向的塊間距，每一塊狀區(qū)域指定為包括適當(dāng)數(shù)目的芯片。
每一塊狀區(qū)域中，沿著長(zhǎng)邊的芯片長(zhǎng)度取為X方向間距而沿著短邊的芯片長(zhǎng)度取為Y方向間距。這些間距也可以是一個(gè)芯片的尺寸。這允許在坐標(biāo)平面上劃多條相互垂直的假想劃線，從而確定劃線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)。
在步驟b)中，非劃線區(qū)的坐標(biāo)值替代由前面步驟輸入定義的假想劃線輸入到掃描控制裝置。劃線的區(qū)域通過(guò)首先給定塊狀區(qū)域然后輸入X軸方向劃線區(qū)及Y軸方向的劃線區(qū)的坐標(biāo)來(lái)定義。
構(gòu)造塊狀區(qū)域?qū)τ谥付ǚ莿澗€區(qū)是有好處的。如果一個(gè)晶片包括X方向的100個(gè)間距(Y方向的100條劃線)及Y方向的200個(gè)間距(X方向的200條劃線)，特別是，坐標(biāo)以塊單位計(jì)，那么坐標(biāo)輸入中的錯(cuò)誤能夠有效地防止。同樣，一個(gè)有兩個(gè)定位標(biāo)志的芯片也能夠容易地給定。
接下來(lái)的步驟c)可以與第一實(shí)施方式的情形同樣完成。
實(shí)施方式3此實(shí)施方式介紹一種在給定非劃線區(qū)的步驟b)中給定大范圍劃線區(qū)坐標(biāo)的方法。
也就是說(shuō)，在劃線上給定區(qū)域之前將非劃線區(qū)給定為一個(gè)較大的區(qū)域。通過(guò)考慮給定的非劃線區(qū)之外的區(qū)域，指定坐標(biāo)值的繁瑣操作可能在大范圍劃線區(qū)的情況下被省略。
在此實(shí)施方式中，各步驟完成如下。
在步驟a)中，沿著X軸和Y軸的相應(yīng)于半導(dǎo)體晶片上一個(gè)芯片的尺度的切割間距輸入到掃描控制裝置。沿著長(zhǎng)邊的芯片長(zhǎng)度取為X方向的間距而沿著短邊的芯片長(zhǎng)度取為Y方向的間距。這些間距可以是一個(gè)芯片的尺寸。這允許多條相互成直角的假想劃線劃于坐標(biāo)平面上，從而確定劃線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)。
在步驟b)中，非劃線區(qū)的坐標(biāo)值替代由前面步驟輸入定義的假想劃線輸入到掃描控制裝置。在此實(shí)施方式中，為一個(gè)或多個(gè)包括由坐標(biāo)給定的閉合線包圍的一個(gè)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)芯片的大范圍劃線區(qū)指定坐標(biāo)。例如，在區(qū)域是如圖5所示的一個(gè)矩形的情況下，給定四個(gè)頂點(diǎn)的四個(gè)坐標(biāo)30a、30b、30c、30d。然而，大范圍劃線區(qū)并不限制為一種矩形的形狀，而可以是有一個(gè)臺(tái)階的多邊形或十字形，在此情況下給定圖形輪廓的外角301的坐標(biāo)以及內(nèi)角302的坐標(biāo)。
大范圍劃線區(qū)外的假想劃線定義為那些不加工的劃線。另一方面，定義待加工的內(nèi)部劃線是方便的。當(dāng)可確定為指定區(qū)域的兩組坐標(biāo)定義的線段所需的一條劃線的屬性對(duì)應(yīng)于假想劃線的情況下，加工線段是方便的。在此情形中，所有大范圍劃線區(qū)內(nèi)的劃線都被加工。因此當(dāng)大范圍劃線區(qū)另外包括一個(gè)非劃線區(qū)的時(shí)候，該非劃線區(qū)通過(guò)輸入其坐標(biāo)重新定義。
當(dāng)排除一個(gè)位于半導(dǎo)體晶片外圍附近的無(wú)用芯片的區(qū)域或一個(gè)構(gòu)造于半導(dǎo)體晶片上的理論上可得到的芯片之外的區(qū)域的時(shí)候，非劃線區(qū)是適宜的。例如，當(dāng)一個(gè)2寸晶片在一個(gè)切割4寸晶片的設(shè)備上加工的時(shí)候，必須指定2寸晶片外的所有區(qū)域?yàn)榉莿澗€區(qū)。然而，在此實(shí)施方式中，僅僅將實(shí)際上構(gòu)造芯片的2寸晶片的區(qū)域指定為一個(gè)大范圍劃線區(qū)就夠了，使得有可能避免在外圍區(qū)域指定非劃線區(qū)的繁瑣操作。
當(dāng)非劃線區(qū)有很大的面積沒(méi)有芯片從晶片切割的時(shí)候，大范圍劃線區(qū)還使得一旦給定了一個(gè)大范圍劃線區(qū)就不必指定非劃線區(qū)?？梢栽谧鴺?biāo)平面上給定多個(gè)大范圍劃線區(qū)。只有給定的大范圍劃線區(qū)將以激光束照射并切割為芯片。
更進(jìn)一步，給定大范圍劃線區(qū)能用于指定一個(gè)包括多個(gè)芯片的區(qū)域，還可以用于僅僅指定一個(gè)芯片。
在步驟c)中，激光束光軸以給定間距沿著X或Y方向掃描半導(dǎo)體晶片，例如通過(guò)由掃描控制裝置控制下的X-Y掃描設(shè)備驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)的掃動(dòng)，首先以給定間距沿著X方向掃描而后以給定間距沿著Y方向掃描。貫穿此掃描步驟，當(dāng)激光束光軸處于大范圍劃線區(qū)外的時(shí)侯，劃線被認(rèn)為是非劃線區(qū)并且不用激光照射即將其關(guān)閉。當(dāng)激光束掃描大范圍劃線區(qū)內(nèi)時(shí)，激光束打開(kāi)以便用激光束照射劃線并形成窄槽。然而，一個(gè)其中的一個(gè)非劃線區(qū)指定在一個(gè)大范圍劃線區(qū)內(nèi)的區(qū)域不用激光束照射即將其關(guān)閉。因此晶片上除非劃線區(qū)外的大范圍劃線區(qū)內(nèi)部沿著劃線槽分割為芯片，而同時(shí)大范圍劃線區(qū)外的區(qū)域保持不加工。
實(shí)施方式4在第四種實(shí)施方式中，上述實(shí)施方式的工藝過(guò)程對(duì)一個(gè)半導(dǎo)體晶片重復(fù)二或多次。在此實(shí)施方式中，從同一半導(dǎo)體晶片如經(jīng)過(guò)所述步驟分離所述芯片那樣，進(jìn)一步經(jīng)所述步驟分離另一個(gè)芯片。這是為了處理已在前面實(shí)施方式的工藝過(guò)程中從中分離出芯片的半導(dǎo)體晶片的目的以便分割剩余的沒(méi)有在前面處理的芯片。
作為第一個(gè)例子，下面描述這樣一種工藝過(guò)程，它適用于半導(dǎo)體晶片上分布有二或多種具有不同尺寸即間距的芯片的情況。
在第一個(gè)分離過(guò)程中，在間距輸入步驟a)中將沿著X軸和Y軸的相應(yīng)于第一個(gè)芯片的尺寸的第一切割間距輸入到掃描控制裝置。假想劃線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)定義于坐標(biāo)平面上。在步驟b)中，第一類(lèi)芯片排列的區(qū)域外的所有區(qū)域視為非劃線區(qū)，并且非劃線區(qū)的坐標(biāo)值輸入到掃描控制裝置替代已由前面步驟的輸入定義的假想劃線。在步驟c)中，激光束的光軸按第一切割間距掃描半導(dǎo)體晶片，先沿X方向，后沿Y方向。貫穿此掃描步驟，不以激光照射非劃線區(qū)，即關(guān)閉激光，而同時(shí)在未指定的劃線區(qū)，即其中排列第一類(lèi)芯片的區(qū)域，激光束打開(kāi)，以便通過(guò)激光照射從半導(dǎo)體晶片分離第一類(lèi)芯片，而形成一個(gè)其上留有第二類(lèi)芯片的晶片。
在第二個(gè)分離步驟中，在間距輸入步驟a)中將沿著X軸和Y軸的相應(yīng)于第二個(gè)芯片的尺寸的第二切割間距輸入到掃描控制裝置。在步驟b)中，第二類(lèi)芯片排列的區(qū)域外的所有區(qū)域視為非劃線區(qū)，并且其坐標(biāo)值輸入到掃描控制裝置替代假想劃線。在步驟c)中，激光束的光軸按第二切割間距掃描半導(dǎo)體晶片，先沿X方向，后沿Y方向。貫穿此掃描步驟，不以激光照射非劃線區(qū)，即關(guān)閉激光，而同時(shí)在未指定的劃線區(qū)，即其中排列第二類(lèi)芯片的區(qū)域，激光束打開(kāi)，以便通過(guò)激光照射從半導(dǎo)體晶片分離第二類(lèi)芯片，從而分離出兩類(lèi)芯片。
如果有多于兩類(lèi)具有不同間距的芯片構(gòu)造于晶片上，上述分割操作重復(fù)芯片種類(lèi)的次數(shù)。
作為下一個(gè)例子，這樣一個(gè)步驟將在后面描述為用于半導(dǎo)體晶片包括兩類(lèi)不同尺寸，即不同間距，的芯片排列于其上的情形中。
在第一個(gè)分離過(guò)程中，在間距輸入步驟a)中將沿著X軸和Y軸的相應(yīng)于第一類(lèi)芯片的尺寸的第一切割間距輸入到掃描控制裝置之后，假想劃線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)在步驟b)中輸入，以定義第一類(lèi)芯片排列為一個(gè)大范圍劃線區(qū)的區(qū)域。在步驟c)中，激光束的光軸按第一切割間距掃描半導(dǎo)體晶片，舉例來(lái)說(shuō)，先沿X方向，后沿Y方向。貫穿此掃描步驟，不以激光照射大范圍劃線區(qū)之外的區(qū)域，即關(guān)閉激光，而同時(shí)在大范圍劃線區(qū)內(nèi)，激光束打開(kāi)，以便通過(guò)激光照射從半導(dǎo)體晶片分離第一類(lèi)芯片，而形成一個(gè)其上留有第二類(lèi)芯片的晶片。
在第二個(gè)分離步驟中，在間距輸入步驟a)中將沿著X軸和Y軸的相應(yīng)于第二個(gè)芯片的尺寸的第二切割間距輸入到掃描控制裝置之后，假想劃線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)在步驟b)中輸入以定義第二類(lèi)芯片排列為一個(gè)大范圍劃線區(qū)的區(qū)域。在步驟c)中，激光束的光軸由掃描控制裝置按第二切割間距掃描半導(dǎo)體晶片，先沿X方向，后沿Y方向。貫穿此掃描步驟，不以關(guān)閉的激光照射大范圍劃線區(qū)之外的區(qū)域，而同時(shí)在未指定的劃線區(qū)，即大范圍劃線區(qū)，激光束打開(kāi)，以便通過(guò)激光照射從半導(dǎo)體晶片分離第二類(lèi)芯片，從而分離出兩類(lèi)芯片。
相應(yīng)于具有不同間距的芯片種類(lèi)的數(shù)目，這樣的分割操作重復(fù)多次。
實(shí)施方式5在此實(shí)施方式中，提供帶有預(yù)先在上述分離步驟中構(gòu)造于晶片沿其斷為芯片的劃線上的凹線，即劃線凹槽。如圖6(A,B)所示，劃線凹槽通過(guò)借助于刻蝕法去除半導(dǎo)體晶片1的一窄條半導(dǎo)體層12而產(chǎn)生，而在半導(dǎo)體晶片背面留下一個(gè)電極金屬層作為凹線的底部。由于半導(dǎo)體層已被去除，能夠提高通過(guò)激光照射加工其上構(gòu)造了劃線凹槽的半導(dǎo)體晶片的速率。正如發(fā)明人在一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用(日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?-173960)中指出的那樣，由于構(gòu)成劃線凹槽底部的電極金屬層，例如其中的一層金或合金，對(duì)于激光束具有高反射系數(shù)及相應(yīng)的低加熱率，沿著劃線凹槽淀積的高激光束反射系數(shù)的一層金屬膜23用作凹線的底部。鎳可用作金屬膜23。更可取的是，也在電極金屬層11的背面構(gòu)造凹線以便使電極金屬層激光束照射的部分更薄，從而使得有可能進(jìn)一步改善激光束加工速率。
通過(guò)預(yù)先構(gòu)造劃線凹槽20，它被一層作為金屬膜23的鎳膜覆蓋于半導(dǎo)體晶片上表面上的劃線上，激光束加工速率能夠顯著提高，從而使芯片分割操作更有效率。
為此目的，在電路單元之間的半導(dǎo)體晶片沿其分割的劃線上刻蝕半導(dǎo)體層12以構(gòu)造凹線，然后凹線底部的金屬層通過(guò)蒸發(fā)淀積或構(gòu)造劃線凹槽20相同的步驟覆蓋鎳膜23，而后應(yīng)用根據(jù)第一實(shí)施方式或第四實(shí)施方式的芯片分割方法。如上所述的劃線凹槽20能用于本發(fā)明的所有方法。
本發(fā)明分割芯片的方法，為了通過(guò)以受控于掃描控制裝置掃描X-及Y-軸方向的激光束照射從半導(dǎo)體晶片分離所需芯片的目的，包括步驟a)輸入沿著X軸和Y軸的相應(yīng)于芯片尺寸的切割間距，b)給定非劃線區(qū)的坐標(biāo)值，以及c)按X或Y方向給定的間距在激光束掃描控制裝置的控制下激光束掃描半導(dǎo)體晶片，同時(shí)照射除非劃線區(qū)外的劃線以便形成窄槽并將晶片分割為芯片。因此，大量芯片可以快速而高效地分割而不用在一個(gè)大區(qū)域內(nèi)個(gè)別給定。
根據(jù)本發(fā)明的方法，因?yàn)殚g距是以各自包括二或多個(gè)芯片的塊間距的形式輸入以便在間距輸入步驟中在坐標(biāo)平面上定義塊狀區(qū)域的，它使得較容易在隨后的步驟中給定非劃線區(qū)的坐標(biāo)并進(jìn)一步使得較容易給定或檢測(cè)兩個(gè)定位標(biāo)志的坐標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，因?yàn)榇蠓秶鷦澗€區(qū)的坐標(biāo)在指定非劃線區(qū)的步驟中給定，從一個(gè)特定區(qū)域分離芯片能夠容易通過(guò)掃描激光束完成而且易于確認(rèn)不同間距的兩類(lèi)或多類(lèi)芯片，從而使得快速高效分割少量排列于晶片上的不同種類(lèi)的芯片成為可能。因?yàn)榇蠓秶軌蚪o定以便排除一個(gè)位于半導(dǎo)體晶片外圍附近的無(wú)用芯片的區(qū)域或一個(gè)構(gòu)造于半導(dǎo)體晶片上的理論上可得到的芯片之外的區(qū)域，指定非劃線區(qū)的繁瑣操作可以省略。
根據(jù)本發(fā)明的方法，因?yàn)榇蠓秶鷦澗€區(qū)能夠以芯片為單位給定并能給定為包括多個(gè)芯片，從晶片上抽樣單個(gè)芯片的操作可以變得非常容易。
本發(fā)明的方法能夠在一個(gè)晶片上重復(fù)二或多次，且對(duì)于分割不同形狀的芯片是有效的。
根據(jù)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步通過(guò)給定半導(dǎo)體晶片上的兩個(gè)定位標(biāo)志的坐標(biāo)并檢測(cè)固定于平臺(tái)上的晶片的標(biāo)志，使得有可能經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換以X軸和Y軸擺動(dòng)一個(gè)形成窄槽的步驟c)中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)角的方向掃描激光束，從而使得不必細(xì)調(diào)平臺(tái)上的晶片角度。
由于為分割先前構(gòu)造于其上的芯片提供帶有劃線凹槽的半導(dǎo)體晶片，并特別為劃線凹槽的底部覆蓋一層具有高激光束吸收效率的金屬膜，借助于激光束的劃線操作可以更快地完成，這就使得本方法在提高操作效率方面特別有效。
權(quán)利要求
1．通過(guò)用光軸受控于執(zhí)行掃描位置數(shù)值控制的掃描控制裝置以掃描X-Y平面的激光束照射晶片來(lái)從半導(dǎo)體晶片分離所需芯片的方法，包括以下步驟將沿著X軸和Y軸的對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體晶片上的芯片尺寸的切割間距輸入到掃描控制裝置；為掃描控制裝置規(guī)定非劃線區(qū)坐標(biāo)用于在輸入間距的步驟中形成的假想劃線；以及通過(guò)將激光束照射到規(guī)定非劃線區(qū)之外的劃線形成劃線槽，其中掃描控制裝置以指定間距沿著X和Y的任一方向?qū)⒓す馐墓廨S掃描過(guò)半導(dǎo)體晶片，然后以指定間距沿另一方向掃描光軸，從而分離芯片。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中輸入間距的步驟包括以下步驟輸入包括兩個(gè)或多個(gè)在坐標(biāo)平面上構(gòu)成塊狀區(qū)域的芯片的一個(gè)塊的塊單位間距；以及而后輸入塊狀區(qū)域內(nèi)的切割間距。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中規(guī)定非劃線區(qū)的步驟包括指定包含一個(gè)或多個(gè)芯片的一個(gè)或多個(gè)大范圍劃線區(qū)的坐標(biāo)，以及指定每一個(gè)大范圍劃線區(qū)中的非劃線區(qū)；以及大范圍劃線區(qū)外的所有區(qū)域定義為非劃線區(qū)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中大范圍劃線區(qū)規(guī)定為不包括位于半導(dǎo)體晶片外圍附近的無(wú)用芯片區(qū)或構(gòu)造于半導(dǎo)體晶片上的理論上可得到的芯片之外的區(qū)域。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中大范圍劃線區(qū)以芯片為單位指定。
6．根據(jù)權(quán)利要求3的芯片分離方法，其中大范圍劃線區(qū)指定為包含多個(gè)芯片。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中從已通過(guò)所述步驟分離了所述芯片的同一半導(dǎo)體晶片上，進(jìn)一步通過(guò)所述步驟分離其它芯片。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟預(yù)先給掃描控制裝置指定半導(dǎo)體晶片上的兩個(gè)或多個(gè)定位標(biāo)志的坐標(biāo)；借助于位置檢測(cè)裝置檢測(cè)固定于平臺(tái)的半導(dǎo)體晶片上的這兩個(gè)或多個(gè)定位標(biāo)志，從而確定標(biāo)志的X-Y坐標(biāo)；比較標(biāo)志的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以便測(cè)定坐標(biāo)軸相對(duì)于晶片的旋轉(zhuǎn)角；以及按在由激光束掃描形成窄槽的步驟中以?xún)A斜了旋轉(zhuǎn)角的X方向和Y方向的方向掃描。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中為了分離芯片預(yù)先在半導(dǎo)體晶片上形成劃線槽。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中劃線槽由一種在其底部形成的具有高激光吸收率的金屬膜覆蓋。
全文摘要
提供一種將半導(dǎo)體晶片分割為芯片的方法,它能夠用半導(dǎo)體加工領(lǐng)域的激光束在劃割多個(gè)功能單元,諸如在半導(dǎo)體晶片上構(gòu)成的半導(dǎo)體電路的同時(shí)為從半導(dǎo)體晶片切割多個(gè)芯片而高效設(shè)置坐標(biāo)。芯片通過(guò)沿著X軸和Y軸以切割間距進(jìn)給掃描控制裝置而被分割,給掃描控制裝置指定非劃線區(qū)的坐標(biāo)值用于假想劃線,同時(shí)掃描控制裝置按給定間距沿X方向,而后沿Y方向,將激光束掃過(guò)半導(dǎo)體晶片,如此照射給定非劃線區(qū)以外的劃線以便形成窄槽并將晶片分割為芯片。
文檔編號(hào)H01L21/78GK1225502SQ9811945
公開(kāi)日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1998年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月6日
發(fā)明者松岡敬, 林一夫, 竹野祥瑞, 森安雅治 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社